溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞預(yù)應(yīng)力錨桿快速施工技術(shù)

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1、工程概述     溪洛渡水電站右岸4^＃、5^＃導(dǎo)流洞下閘室段，分別布置在4^＃洞身0+168.0～0+248.0段，5^＃洞身0+233.866～0+313.866段。導(dǎo)流洞開挖分上、中下三層進(jìn)行開挖，導(dǎo)流洞洞身閘室段在上層和中下層開挖后將分別形成14.5×34m（高×寬）、30×34m（高×寬）的特大跨度開挖斷面。     導(dǎo)流洞洞身閘室段頂拱及邊墻巖性為含斑玄武巖、角礫集塊熔巖。層內(nèi)錯動帶及高、中、緩傾角裂隙較發(fā)育，部分巖性稍好，裂隙閉合、無充填、微風(fēng)化，腰線以上圍巖完整性及穩(wěn)定性稍好，腰線以下圍巖完整性及穩(wěn)定性較差，局部部位沿長大裂隙滲、滴水。總體上4^＃、5^＃導(dǎo)流洞洞身閘室段屬Ⅱ、Ⅲ₁圍巖。     由于閘室段洞徑特大，部分位置巖性偏差，洞室結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，為確保右岸閘室段在施工期巖體穩(wěn)定及建筑物結(jié)構(gòu)安全，避免發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害，設(shè)計在原有錨噴支護(hù)的基礎(chǔ)上，對閘室段頂拱共增設(shè)了460根15t預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。     預(yù)應(yīng)力錨桿沿閘室段頂拱梅花型布置，間排距長9m，材料采用精軋螺紋鋼筋，直徑φ32mm。錨桿孔設(shè)計鉆孔直徑為φ48mm，錨固段長3.0m，錨固段灌漿采用水泥漿、水泥砂漿或樹脂材料，要求水泥漿或水泥砂漿抗壓強(qiáng)度不小于M35,樹脂材料抗壓強(qiáng)度不小于50Mpa，錨桿孔口承壓墊座尺寸為150mm×150mm×10mm，高強(qiáng)螺栓鎖定。預(yù)應(yīng)力錨桿采用自由段無套管預(yù)應(yīng)力筋，灌漿分兩次進(jìn)行，錨固段灌漿及張拉錨固后，再對自由段進(jìn)行二次灌漿。     2、施工手段的選擇     預(yù)應(yīng)力錨桿在導(dǎo)流洞洞身閘室段上層底板平臺上進(jìn)行，同時，要求必須在導(dǎo)流洞中層開挖推進(jìn)至閘室段前，全部完成預(yù)應(yīng)力錨桿施工，總工期要求在35天以內(nèi)，以免影響導(dǎo)流洞中下層開挖；另外，預(yù)應(yīng)力錨桿施工期間，閘室段交通不能中斷。     預(yù)應(yīng)力錨桿均布置在閘室段頂拱部位，距底板高差9.5～14.5m,若按常規(guī)采取搭設(shè)腳手架施工平臺，排架搭拆周期長，對閘室段交通干擾大，快速鉆造孔洞內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重，且效率低下，工期不能確保。若現(xiàn)場臨時加工簡易移動式平臺，成本增加，搬移不便，不能形成規(guī)模化施工，同樣效率低下。經(jīng)綜合比較，決定采用現(xiàn)場已有的大型液壓鑿巖臺車造孔，利用吊車液壓升降平臺作為錨桿安裝、張拉等作業(yè)施工平臺，省略了固定施工平臺，順利解決了施工手段問題，靈活方便，實現(xiàn)了規(guī)模化施工，并確保了洞內(nèi)交通暢通。     3、設(shè)計的優(yōu)化調(diào)整     預(yù)應(yīng)力錨桿施工結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 預(yù)應(yīng)力錨桿施工結(jié)構(gòu)圖 （尺寸單位：cm）       首先，設(shè)計要求錨桿鉆孔直徑為φ48mm，而錨桿直徑就達(dá)φ32mm，造孔直徑僅大于錨桿直徑16mm，進(jìn)漿管與回漿管無法埋設(shè)；另外，三臂鑿巖臺車鉆桿最大長度為6m，造9m深孔必須進(jìn)行鉆桿套接后才能完成，鉆桿安裝連接套后，造孔直徑不能小于φ65mm，為了滿足施工要求，在征得監(jiān)理工程師與設(shè)計同意下，將孔徑優(yōu)化調(diào)整為φ65mm。     錨固段若采用水泥漿或水泥砂漿錨固，施工難度大，不易控制，錨固段張拉前待凝時間長，無法實現(xiàn)快速施工。為此，借鑒龍灘及拉西瓦等工地預(yù)應(yīng)力錨桿施工成熟經(jīng)驗，錨固段采用速凝型錨固藥卷，在確保設(shè)計要求強(qiáng)度的情況下，錨固段在灌漿完畢24小時后即可進(jìn)行張拉，實現(xiàn)了快速施工。     孔口承壓鋼墊板為張拉的主要承力部件，張拉時承壓高達(dá)6.5Mpa以上,為了防止張拉過程中或張拉后承壓墊板發(fā)生變形、扭曲等，在征求設(shè)計同意后，將原設(shè)計承壓鋼墊板尺寸150mm×150mm×10mm調(diào)整為200mm×200mm×20mm，施工更加方便，確保了張拉施工順利進(jìn)行。     4、施工過程簡述     4.1 施工程序     預(yù)應(yīng)力錨桿主要施工程序如下：施工準(zhǔn)備?鉆孔?清孔?內(nèi)錨段速凝型錨固藥卷灌注?桿體安裝?封口?孔口墊座安裝?張拉?自由段注漿?外露錨桿桿體保護(hù)     4.2 機(jī)械化造孔     預(yù)應(yīng)力錨桿采用現(xiàn)場正在進(jìn)行導(dǎo)流洞開挖支護(hù)施工的H175三臂液壓臺車造孔，造孔前應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙要求對錨桿孔孔位測量放樣，定出孔位，并用紅油漆標(biāo)識。鉆孔時要求鉆桿垂直巖面，鉆孔平直，孔軸方向偏差不大于1°～3°。由于多臂鉆鉆桿僅6m長，鉆桿鉆進(jìn)5m深左右時，安裝鉆桿連接套，再連接一根3m長鉆桿繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔，多臂鉆鉆進(jìn)速度為0.5～0.8m/min, 造孔完成后，加大鉆臂水閥，邊沖邊退釬，沖洗鉆孔。鉆機(jī)就位后，在15分鐘左右，就可以完成單孔造孔，造孔效率相當(dāng)高，     4.3 內(nèi)錨段灌注及錨桿安裝     利用吊車液壓升降平臺作為內(nèi)錨段灌漿及錨桿安裝作業(yè)平臺，速凝型水泥錨固劑藥卷使用錨固劑風(fēng)槍將錨固劑打入內(nèi)錨段，錨固劑藥卷經(jīng)錨固劑風(fēng)槍打入輸送管（1″PE管），再經(jīng)輸送管打入內(nèi)錨段孔底（錨固劑輸送管插入孔內(nèi)距孔底50cm左右），每打入一卷錨固劑，輸送管向孔外拉出 5cm左右，直至打入錨固劑藥卷60支左右或孔內(nèi)錨固劑距離孔底3.0m處（內(nèi)錨段長度為3.0m）結(jié)束。     錨固劑藥卷在打入前現(xiàn)在水中浸泡，浸泡時間控制在2.5分鐘左右，浸泡直觀效果原則上以藥卷中心留有黃豆顆粒大小的白蕊，或藥卷在水中不冒或冒少量氣泡為止。錨固劑風(fēng)槍工作風(fēng)壓控制在0.5～0.6MPa左右，在風(fēng)槍的風(fēng)管輸入端安裝壓力表進(jìn)行風(fēng)壓控制。     在錨固段速凝水泥藥卷打入結(jié)束后立即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿桿體安裝，采用吊車液壓升降平臺上人工插桿，可利用人工扶桿的情況下，吊車液壓升降臂將錨桿緩慢頂入，減輕了作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，錨桿桿體端部加φ40mm鋼管輔助送桿。     插桿前對錨桿桿體加工：預(yù)應(yīng)力錨桿朝向孔底的一端應(yīng)削尖。在距錨桿底部3.0m處設(shè)止?jié){環(huán)，每3m設(shè)對中環(huán)一個,對中環(huán)采用φ6.5mm圓鋼與錨桿桿體焊接。外露端長度50cm，端頭用砂輪切割機(jī)切平（套絲長度50cm），以便于安裝與精扎螺紋鋼筋配套的螺母。在錨桿桿體自由段安裝進(jìn)漿管（內(nèi)徑φ15mmPVC管）和回漿管（內(nèi)徑φ8mm硬質(zhì)塑料管），回漿管應(yīng)牢固綁扎在桿體上，管口端部距止?jié){環(huán)15cm處。進(jìn)回漿管在孔口通過鋼墊板預(yù)留孔口引出。     錨桿桿體插入內(nèi)錨段后,立即采用木楔（長度6～10cm）進(jìn)行錨桿孔口封口,防止錨桿從孔內(nèi)滑出。木楔應(yīng)完全打入孔內(nèi)，不得留出孔外，以免影響錨桿孔口鋼墊板安裝和錨桿張拉。     孔口承壓墊座鋼墊板面與錨孔軸線垂直，承壓墊座必須平整、牢固。若鋼墊板面與錨孔軸線不垂直，孔口外側(cè)可用快凝砂漿找平，砂漿強(qiáng)度增長應(yīng)滿足12小時承載15t張拉力的要求。     在充分利用吊車液壓升降平臺的情況下，內(nèi)錨段灌漿及預(yù)應(yīng)力錨桿安裝，在15～20分鐘即可完成單根錨桿施工，工效較高。     4.4 張拉與鎖定     在內(nèi)錨段錨固劑灌漿完畢后24小時左右開始進(jìn)行錨桿張拉。     張拉設(shè)備采用TG－2000型扭力扳手。錨桿張拉前，對扭力扳手進(jìn)行率定。施工中扭力扳手易損壞，要求每周率定一次。     張拉前將鋼墊板套入錨桿，調(diào)整墊板與錨桿垂直后緊鎖螺帽。錨桿正式張拉前，取20％的設(shè)計張拉荷載（即3t），對其預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密。     張拉力施加值順序依次為：第一次張拉力為設(shè)計值的25％（3.75t），持荷5分鐘后進(jìn)行第二次張拉，張拉力為設(shè)計值的50％（7.5t），持荷5分鐘后進(jìn)行第三次張拉，張拉力為設(shè)計值的75％（11.25t），持荷5分鐘后進(jìn)行第四次張拉，張拉力為設(shè)計值的100％（15t），最后一級張拉力達(dá)到設(shè)計值后穩(wěn)壓30min結(jié)束張拉平鎖定。每張拉一次均應(yīng)量測錨桿桿體的伸長值，并作好原始記錄。張拉工效為2根/40～50min左右。     錨桿鎖定后48小時內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨桿拉力設(shè)計值的10%時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。     4.5 自由段注漿     張拉結(jié)束后開始對錨桿自由段回填灌漿施工，灌漿采用純水泥漿，2SNS型灌漿泵注漿。確認(rèn)排氣管暢通后，才能進(jìn)行孔內(nèi)自由段注漿，自由段注漿應(yīng)飽滿，當(dāng)排氣孔不再排氣，并有漿液溢出時，可結(jié)束自由段注漿。漿體凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔桿體。     自由段灌漿在一批（30～50根）錨桿張拉完成后集中進(jìn)行，可實現(xiàn)規(guī)?；┕?，單根錨桿自由段灌注平均在3～5min即可完成。     5、施工的合理組織     根據(jù)導(dǎo)流洞中層開挖施工的要求，從盡量減少與導(dǎo)流洞施工干擾出發(fā)，施工安排與該部位附近導(dǎo)流洞施工協(xié)調(diào)一致。造孔安排由5^＃下游區(qū)?5^＃上游區(qū)? 4^＃下游區(qū)?4^＃上游區(qū)依次分區(qū)分片進(jìn)行。多臂臺車兼顧導(dǎo)流洞支護(hù)施工，在滿足導(dǎo)流洞支護(hù)造孔的前提下，及時協(xié)調(diào)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿造孔，每批造孔量在20～30個左右，造孔完成后，已造孔部位及時開始內(nèi)錨段灌漿及錨桿安裝作業(yè)，張拉作業(yè)滯后錨桿安裝作業(yè)1～2天進(jìn)行。同時，安排液壓鑿巖臺車開始下一施工區(qū)造孔作業(yè)，各作業(yè)程序根據(jù)施工強(qiáng)度合理均衡安排，搭接緊密，實現(xiàn)了流水作業(yè)，工程進(jìn)度順利。     6、質(zhì)量控制措施     預(yù)應(yīng)力錨桿施工工序復(fù)雜，技術(shù)要求嚴(yán)格，為確保施工質(zhì)量，施工過程中嚴(yán)格按照施工程序施工，每道工序完成經(jīng)檢查驗收后方可進(jìn)入下道工序施工。除了嚴(yán)把程序檢查驗收關(guān)，對如下幾個質(zhì)量重點做了嚴(yán)格的控制：     （1）對錨桿精軋螺紋鋼、錨固劑藥卷、水泥等重要材料，要求相關(guān)資料齊全，并進(jìn)行進(jìn)場抽檢，以確保材質(zhì)優(yōu)良。張拉前首先對扭力扳手進(jìn)行率定，率定合格后再用于張拉施工。施工過程中中扭力扳手極易損壞，要求每周率定一次，確保張拉精度。     （2）造孔是質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，孔位必須經(jīng)測量放樣，并用紅油漆標(biāo)識。液壓鑿巖臺車要選用經(jīng)驗豐富，責(zé)任心強(qiáng)的操作手，開鉆前要認(rèn)真調(diào)整好鉆臂方向，確?？紫虼怪睅r面在開鉆，鉆桿勻速鉆進(jìn)，并不斷加水沖洗巖粉。鉆孔準(zhǔn)確度高，不但確保了錨固效果，且確保插桿及承壓墊板安裝及張拉施工。     （3）內(nèi)錨段灌漿是否密實，是確保張拉成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，首先要確保錨固劑藥卷浸泡充分，要求浸泡時間控制在2.5分鐘左右。其次，錨固劑每打入一卷錨固劑，輸送管向孔外拉出5cm左右，要取保打入錨固劑藥卷60支左右，填滿3m錨固段。     （4）張拉是預(yù)應(yīng)力錨桿施工最重要的環(huán)節(jié)，張拉嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行分級張拉，全過程嚴(yán)格監(jiān)控，并做好詳實細(xì)致的原始記錄。     7、結(jié)語     溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞錨桿施工，在施工手段、設(shè)計優(yōu)化、施工組織等方面均有一定程度突破，特別是多臂液壓鑿巖臺車的使用及造9m深孔的突破，將預(yù)應(yīng)力錨桿施工至關(guān)重要的造孔環(huán)節(jié)實現(xiàn)了機(jī)械化快速施工，極大提高了施工效率。在確保導(dǎo)流洞閘室段交通暢通及導(dǎo)流洞中下層開挖正常進(jìn)行的情況下，閘室段頂拱預(yù)應(yīng)力錨桿施工按預(yù)期進(jìn)度目標(biāo)進(jìn)行，取得了良好的效果。